強度是鑄鐵件減薄壁厚,、減輕質(zhì)量,，與其它材料競爭的基礎(chǔ)，新世紀鑄鐵的發(fā)展仍然離不開強度的提高,，包括：①鑄鐵領(lǐng)域中處于強度的球墨鑄鐵將進一步發(fā)展,。美、德,、日等工業(yè)發(fā)達國家球墨鑄鐵占整個鑄件產(chǎn)量的比例增在30%以上,，而我國近年雖有快速增長，仍只占18%左右，因此球鐵所占比例還將進一步提高,。隨著我國汽車工業(yè)和鑄管工業(yè)的發(fā)展,，以及隨著球鐵件性能提高、質(zhì)量穩(wěn)定導(dǎo)致球鐵件應(yīng)用領(lǐng)域拓寬和出口增加,，21世紀我國球鐵產(chǎn)量必將出現(xiàn)大幅度增長,，2002年球鐵管產(chǎn)量已達120萬噸，預(yù)計在2010年會增加到200萬噸/年左右,。隨著熔煉,、球化孕育處理的改進，在線無損檢測技術(shù)應(yīng)用,，鑄態(tài)球鐵比例將會提高,；薄壁球鐵、大斷面球鐵件和大批量流水線穩(wěn)定生產(chǎn)球鐵件技術(shù)更趨成熟,。②大力發(fā)展高強度薄壁灰鑄鐵,。要加強對灰鑄鐵件性能影響因素的綜合研究，尤其要重視高碳當量灰鑄鐵組織強化問題,，如何提高基體顯微組織硬度,，增加組織中奧氏體枝晶數(shù)量、細化石墨,、細化共晶團是獲得性能優(yōu)良的高強度灰鑄鐵的關(guān)鍵,。③高強度又兼具其它優(yōu)良綜合性能的蠕墨鑄鐵不斷擴大應(yīng)用領(lǐng)域，將得到迅速發(fā)展,。④高強度,、高韌性的等溫淬火球鐵（ADI）將得到快速發(fā)展。ADI在國外工業(yè)發(fā)達國家每年以15%～20%的速度發(fā)展,，替代了一部分球鐵件,、碳鋼和合金鋼鑄件、鍛鋼件,、表面淬火及氮化處理件,、焊接件,、鋁合金鑄件等,，充分顯示其強度高、耐磨性好,，動載耐疲勞性及斷裂韌度好和制造成本低的優(yōu)勢,，ADI是21世紀的高新材料，預(yù)期其發(fā)展速度將是的工程材料之一,。

（2）高使用性能

應(yīng)在的能耗和材料消耗下,，力求提高鑄鐵件材料的使用性能，諸如抗磨耐磨性,、耐熱性,、耐蝕性,、減震性、尺寸穩(wěn)定性以及機械加工性能,，表面拋光性能等,，從而提高零件的使用壽命。如我國抗磨材料年消耗200余萬噸,，僅磨球年需要量即達100萬噸以上,，如果不斷研究和提高抗磨鑄鐵的性能和質(zhì)量，則不僅給企業(yè)由于減少消耗,、降低成本帶來經(jīng)濟效益,，也為國家節(jié)省大量寶貴的金屬資源，帶來巨大社會效益,。

（3）鑄鐵產(chǎn)品凈形或近凈形化

鑄鐵產(chǎn)品凈形或近凈形化應(yīng)成為我們21世紀的追求目標,。目前我國鑄件尺寸精度比國外工業(yè)發(fā)達國家低1～3級；表面粗糙度比國外差1～2級,；發(fā)動機缸體,、缸蓋的壁厚為4.2～4.5±0.8mm，而國家壁厚為3.2±0.5mm,；同類鑄件比國外重10%～20%,；加工余量大1～3倍。因此,，必須結(jié)合國情改造原有工藝,、開發(fā)和采用的鑄造工藝，盡早改變此方面的落后面貌,。一些汽車,、發(fā)動機大批量流水生產(chǎn)企業(yè)如一汽無錫柴油機廠在1998年對鑄造車間進行改造，新建HWS靜壓線,；東風汽車公司鑄造一廠于2002年用HWS靜壓線更新了使用30余年的KW高壓線,；近年來一些合資和獨資的專業(yè)鑄造廠如華東泰克西鑄造廠和山西國際鑄造公司等都分別引進了的造型線，取得了良好效果,。此外一些工廠采用消失模鑄造,、金屬鑄造、V法,、VRH法等工藝,。對單件、小批量,、中大件特別是一些機床,、閥門、通用機械推廣采用樹脂砂。砂處理方面,，應(yīng)推廣采用優(yōu)質(zhì) 節(jié)能的砂處理設(shè)備和的型砂在線檢控技術(shù)裝備,，嚴格控制型砂質(zhì)量；開發(fā)推廣提高鑄件精度和表面質(zhì)量的專用涂料或空氣載體涂料等,；以及繼續(xù)加強計算機技術(shù)在鑄造行業(yè)的應(yīng)用,，在鑄鐵件生產(chǎn)上廣泛采用CAD/CAM/CAE技術(shù)。

3 對現(xiàn)代鑄鐵件具有更高綜合競爭力的要求

市場需求是生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的動力,。在經(jīng)濟化迅猛發(fā)展的今天,，對鑄鐵件的需求除質(zhì)量好外，還要求生產(chǎn)周期短,、生產(chǎn)成本低以及提供已切削加工的半成品,、成品甚至已組裝的零部件等。這就要求現(xiàn)代鑄鐵生產(chǎn)廠在組織生產(chǎn)時,，一定要根據(jù)鑄件的大小,、質(zhì)量要求、批量等選擇合理的鑄造方法,，使得達到同一質(zhì)量要求鑄鐵件的生產(chǎn)成本盡量低,，交貨迅速，以提高其競爭力,。此外,，在市場經(jīng)濟條件下，鑄鐵廠要生存發(fā)展,，還應(yīng)具有較強的新產(chǎn)品開發(fā)能力和機加工能力,，以滿足客戶的要求。有時還要主動出擊,，充分利用鑄鐵鑄造性能好的特點或采用消失模鑄造工藝,，在設(shè)計方面加以改進，將組裝件改成單一件,，追求的經(jīng)濟效益,。

在環(huán)境污染日益嚴重的今天，生產(chǎn)技術(shù)是否環(huán)境友好,，能否實現(xiàn)節(jié)能,、降耗、減少污染排放及材料能否再生等也逐漸成為這種材料及其生產(chǎn)方法是否具有競爭力的標志之一,。

．金屬型鑄鐵技術(shù)特點及關(guān)鍵

FPM與非鐵合金金屬型鑄造主要區(qū)別和難點在于：鑄鐵是金屬-非金屬共晶合金,，急冷下鑄態(tài)金相組織更難控制，澆注溫度高,，金屬型設(shè)計和生產(chǎn)更難，且金屬型壽命更短，生產(chǎn)率又不易滿足大量生產(chǎn)需要,。無論鑄態(tài)還是熱處理后使用,，金屬型鑄鐵件鑄態(tài)金相組織控制對鑄件性能都至關(guān)重要。

金屬型冷卻速度是砂型的數(shù)十倍到數(shù)百倍,，直接影響鑄鐵形成組織,。控制高冷卻速度下鑄態(tài)金屬型鑄鐵組織的因素很多,，綜合解決好以下這些因素除獲預(yù)期鑄態(tài)金相組織外,，可大大提高生產(chǎn)率和金屬型壽命從而降低成本、增加效益并擴大金屬型鑄鐵應(yīng)用范圍,，是發(fā)展金屬型鑄鐵技術(shù)的關(guān)鍵,。

（1）鑄鐵化學成分 表1為金屬型灰鑄鐵和球墨鑄鐵典型化學成分、金相組織和性能,。碳當量（CE）：尤其薄壁又高冷卻速度下金屬型鑄鐵的CE宜高（4.9％～5.0％）,，但為防止低溫冷脆及有利強化孕育，原鐵液中Si應(yīng)控制在2.2％～2.8％（質(zhì)量分數(shù),，余同）且直取下限,，絕不能高于3.5％。也有薄壁球鐵件原鐵液低C（ 2.7％）低Si（2.0％）的成功實例,。注：1. 表中化學成分含量百分數(shù)皆指質(zhì)量分數(shù),。
2. 凈化球墨鑄鐵液，控制Ti,、Pb,、S、Mn,、Cu等元素對金屬型球鐵件質(zhì)量也十分重要,。
① Mg：高冷卻速度（銅）型薄壁件低硫鐵液加Mg0.01%即可使石墨球化。過高殘Mg是造成多種金屬型球墨鑄鐵件廢,、次品的主因,。
② P：增加流動性，又可防熱裂,，有的回到3.6%,。還加到Sb0.02%～0.04。磷加于爐料中的效果比加于鐵液中明顯,。
③ Ti對灰鑄鐵可增加鐵液過冷度,，促進生成D型石墨。低CE作用明顯,。為保護機加工刀具Ti＜0.075%,。
④ 指體積分數(shù),。

（2）金屬型鑄鐵件澆注溫度與成分、壁厚,、型溫和孕育技術(shù)等諸多因素有關(guān),。為控制鑄態(tài)金相組織和延長型壽命，應(yīng)盡量降低澆注溫度并快速充型,。而薄壁件當采用隨流孕育或型內(nèi)孕育時為使孕育劑充分熔化,，一般澆注溫度在1300～1400℃之間。

（3）金屬型鑄鐵孕育

金屬型冷卻速度越快,，鑄件壁超薄,，用感應(yīng)爐熔化鐵液以及球墨鑄鐵件，越要強化孕育,?？刹捎脻舶笤杏㈦S流或型內(nèi)孕育等方法,。孕育劑粒度為過30（目）篩到300（目）篩以上,，要充分干燥、預(yù)熱,。此外,，降低金屬型澆注系統(tǒng)部分的導(dǎo)熱性并提高其溫度和加過濾器等是強化孕育的重要措施。低CE特別是低Si鐵液孕育效果更好,。為防金屬型薄壁球墨鑄鐵件鑄態(tài)出現(xiàn)釘狀（spiking）組織,，強化孕育尤其是重要工藝措施。孕育劑多用75％的Fe-Si,，有時加少量Ba,、RE或Sb以減少白口或強化基體。型內(nèi)孕育用85％
的Fe-Si為宜,。

（4）金屬型材質(zhì),、厚度及結(jié)構(gòu)

1）金屬型材質(zhì)。鐵液與金屬型相互熱作用是決定FPM鑄件質(zhì)量和型壽命的重要因素,。金屬型要有高導(dǎo)熱性,、耐熱和熱沖擊 耐磨、與涂料易結(jié)合,、成形加工性好并能修補,。金屬型材質(zhì)一般用均勻 A型石墨灰鑄鐵。有的加 Cr0.5％～1.0％,， Mo（0.6±0.1）％,；過共晶或低硫灰鑄鐵可抗熱沖擊、提高金屬型壽命,?；诣T鐵金屬型用于中,、小件，一般型壽命2000～5000次,。在鑄件成本中金屬型成本一般占10％,。此外,，還可采用薄鋼金屬型外焊水冷系統(tǒng),，壽命可較長。Cu-Zr合金作金屬型,，很有前途,。

2）金屬型厚度。增加厚度可加速鐵液冷卻和提高金屬型剛度,。金屬型壁厚與鑄件厚度成正比,，如圖1。一般型厚：件厚＝3：1,。又有人得出型重量與鑄件重關(guān)系,，如圖2。一般中小件金屬型重約是鑄件重的20倍,。